Interaction between arbuscular mycorrhizal fungi and diazotrophic bacteria in wheat plants

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da inoculação de dois novos isolados de bactérias diazotróficas endofíticas e da interação destas bactérias com fungos micorrízicos arbusculares (FMAs), na cultura do trigo. Foi realizado um experimento em casa de vegetação, com dois isolados de bactérias diazotróficas endofíticas, IAC11HT (Achromobacter insolitus) e IAC12HT (Zoogloea ramigera), e dois FMAs (Glomus sp. e Acaulospora sp.). Houve efeito sinérgico da co-inoculação na colonização das raízes por bactérias diazotróficas, com o emprego do FMA do gênero Acaulospora. As plantas associadas a Glomus, na presença dos isolados bacterianos, apresentaram maior crescimento, acúmulo e aproveitamento dos nutrientes do que as plantas colonizadas por Acaulospora sp., entretanto, não superaram os tratamentos em que as bactérias e os fungos foram inoculados isoladamente. Apesar de não ter havido efeito benéfico da co-inoculação FMA-bactéria diazotrófica sobre a maioria dos parâmetros avaliados, essas novas bactérias propiciaram o dobro de crescimento, acúmulo e aproveitamento do N e P em plantas de trigo.The aim of this work was to evaluate the inoculation effect of two new endophytic diazotrophic bacteria and the interaction between arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) and these bacteria on wheat plants. The experiment was carried out in a greenhouse with the two strains of diazotrophic bacteria, IAC11HT (Achromobacter insolitus) and IAC12HT (Zoogloea ramigera), and two AMF (Glomus sp. and Acaulospora sp.). There was synergistic effect of the co-inoculation on root colonization by diazotrophic bacteria with the AMF of the genus Acaulospora. The plants colonized by Glomus associated to bacterial strains showed higher growth, accumulation and exploitation of the nutrients than plants colonized by Acaulospora sp., however, this effect did not surpass the treatments in which bacteria and fungi were inoculated separately. Although there were non-beneficial effects of the AMF-diazotrophic bacteria co-inoculation, for the most parameters assessed, these news bacteria strains promoted doubled shoot dry matter, shoot N and P concentration and accumulation in wheat plants

Wheat genotypes response to inoculation of diazotrophic bacteria in field conditions

O objetivo deste trabalho foi avaliar, em condições de campo, o efeito e a viabilidade econômica da inoculação de novos isolados homólogos de bactérias diazotróficas endofíticas, sob diferentes doses de nitrogênio, em dois genótipos de trigo, em duas localidades. Foram utilizados: três isolados de bactérias diazotróficas endofíticas (IAC-AT-8, Azospirillum brasilense; IAC-HT-11, Achromobacter insolitus; IAC-HT-12, Zoogloea ramigera), dois genótipos de trigo (ITD-19 e IAC-370) e três doses de N, na forma de uréia (0, 60 e 120 kg ha-1). No estádio de quatro folhas e no perfilhamento, foram avaliados a massa de matéria seca e o N acumulado na parte aérea. Na colheita, foram avaliados o teor de N, a massa de 1.000 sementes e a produtividade de grãos. A inoculação promoveu maior massa de matéria seca e N acumulado e aumentou a produtividade de grãos, principalmente na presença de adubo nitrogenado, com lucro para o agricultor. Entretanto, o maior aumento na produtividade de grãos foi obtido nas plantas do genótipo IAC-370, com o emprego do isolado IAC-HT-12, na ausência de N, que superou em 45% o tratamento testemunha. As respostas variaram em relação ao local de cultivo, o que sugere expressiva interação planta-bactéria-ambiente.The aim of this work was to evaluate, in field conditions, the effect and the economic viability of inoculation of new homologous strains endophytic diazotrophic bacteria, under different nitrogen doses on two wheat genotypes. Three strains of diazotrophic bacteria (IAC-AT-8, Azospirillum brasilense; IAC-HT-11, Achromobacter insolitus; IAC-HT-12, Zoogloea ramigera), two wheat genotypes (ITD-19 and IAC-370), and three levels of nitrogen fertilizer as urea (0, 60 e 120 kg ha-1) were tested. Shoot dry matter and total shoot nitrogen were evaluated, at four leaves and at tillering stages. Nitrogen concentration in the grain, 1,000 grains weight and yield were evaluated at harvest. Plants with inoculation presented increases in dry matter, N accumulation and grain yield, especially in combination with N fertilizer, bringing profit to the farmer. However, the genotype IAC-370 showed the highest increase in grain yield with the strain IAC-HT-12 in the absence of added N, exceeding the uninoculated control by 45%. Responses to inoculation varied according to location, suggesting a complex interaction of plant, bacteria and the environment

Root colonization of wheat genotypes by diazotrophic bacteria under nitrogen fertilizer addition.

A pesquisa sobre bactérias diazotróficas associadas à cultura do trigo tem demonstrado a necessidade de associar bactérias eficientes a genótipos responsivos ao nitrogênio, os quais mais se beneficiariam dessa associação. Em um experimento com parcelas subdivididas instalado em condições de campo, em Mococa (SP), empregando os tratamentos: 3 doses de N (0, 60 e 120 kg ha -1 ) x 3 genótipos de trigo (IAC-24, ITD-19 e IAC-355), foi avaliada a ocorrência de microrganismos diazotróficos endofíticos em raízes desinfestadas superficialmente, utilizando-se 3 meios de cultivo distintos, NFb, semi-específico para Azospirillum spp, JNFb, semi-específico para Herbaspirillum spp., e LGI-P, semi-específico Gluconacetobacter diazotrophicus. O genótipo IAC-355 apresentou a menor quantidade de bactérias diazotróficas endofíticas. Além disso, para este genótipo, houve um ajuste linear ascendente da quantidade de bactérias diazotróficas com o aumento na quantidade de N adicionada, o que comprova a influência do genótipo da planta na associação com essas bactérias. Nenhuma bactéria pertencente aos gêneros Azospirillum ou Herbaspirillum foi isolada do genótipo IAC-355. Nas condições estudadas, não foi identificado nenhum isolado de Gluconacetobacter diazotrophicus nas raízes do trigo. Foram obtidos 8 isolados do gênero Azospirillum e 12 do gênero Herbaspirillum. Esses isolados foram testados "in vitro", no genótipo do qual foram originalmente isolados. Todos os isolados testados no genótipo ITD-19 causaram maior crescimento radicular que a testemunha e apenas 1 isolado de Herbaspirillum sp. propiciou aumento significativo do teor de N na parte aérea. A colonização micorrízica no genótipo IAC-355 foi maior que nos demais genótipos independente da dose de N, comprovando a influência do genótipo na colonização. A colonização micorrízica se correlacionou com a massa da matéria seca, e com o teor e a quantidade acumulada de P e N na parte aérea, assim como com a produtividade. A atividade da biomassa microbiana foi alterada na ausência de N, obtendo-se correlação entre o qCO2 e a relação Cmic:Corg, indicando que na ausência de N, houve perdas de C no solo cultivado com o genótipo IAC-24, enquanto que na presença do IAC-355, houve maior eficiência na utilização do C do solo pelos microrganismos. Na contagem de bactérias nitrificadoras obteve-se um ajuste linear ascendente em relação à quantidade de N adicionada, provavelmente devido à maior disponibilidade de substrato. A quantidade de microrganismos nitrificadores se correlacionou com a massa da matéria seca, e com o teor e a quantidade acumulada de N na parte aérea, assim como com a produtividade. A interação FMA-bactéria diazotrófica não propiciou benefícios para cultura do trigo. A interação FMA-bactéria diazotrófica demonstrou ser bastante especifica. As plantas associadas a Glomus, quando em presença dos isolados bacterianos apresentaram maior crescimento, acúmulo e aproveitamento dos nutrientes. Confirmou-se que o fungo micorrízico realmente é um agente transmissor de bactérias diazotróficas endofíticas, sendo que Acaullospora causou maior colonização radicular. As plantas dos tratamentos em que somente a bactéria foi inoculada apresentaram o dobro da produção de matéria seca, da quantidade acumulada e do índice de eficiência de utilização de N e P na parte aérea em relação à testemunha. A especificidade da interação planta-bactéria diazotrófica associativa indica que é possível obter benefícios desta associação, explorando bactérias e cultivares locais.The research on diazotrophic bacteria associated to wheat has demonstrated the need to associate efficient bacteria to N-responsive genotypes, which would be more benefited from this association. A field experiment was carried out in Mococa, state of São Paulo-Brazil, with 3 genotypes of wheat (IAC-24, ITD-19 and IAC-355) under 3 nitrogen doses (0, 60 e 120 kg ha -1 ). The occurrence of diazotrophic bacteria was evaluated in three media, namely, NFb semi-specific for Azospirillum spp., JNFb semi-specific for Herbaspirillum spp., and LGI-P semi-specific for Gluconacetobacter diazotrophicus, using surface-sterilized roots. Regardless the nitrogen dose, the population of diazotrophic bacteria established poorly in the genotype IAC-355, but the infection increased with the addition of nitrogen for the same genotype, proving the influence of the host genotype for its association with these bacteria. Azospirillum spp. or Herbaspirillum spp. could not be isolated from the surface-sterilized roots of IAC-355. In the field experiment G. diazotrophicus was not found in any of the wheat-genotype roots. It was obtained 12 Herbaspirillum spp. isolates and 8 Azospirillum spp isolates. These strains were tested under gnotobiotic conditions, using the genotype from which they had been originally isolated. Inoculated ITD-19 plants showed an increase in root length, even though, only one strain showed a significant increase on shoot N accumulation. In the genotype IAC-355 mycorrhizal colonization was higher, proving the influence of the plant genotype. Mycorrhizal colonization showed significant correlation to shoot dry matter, shoot N and shoot P concentration and accumulation, as well as to the grain yield. In the absence of added N, the activity of microbial biomass was affected. The correlation between the qCO2 and biomass C-to-N ratio, showed that in absence of N, soil-C loss under IAC-24 cultivation, but a greater efficiency in the use of the soil-C by the microorganisms under IAC-355 cultivation. The populations of nitrifying bacteria increased with N addition, probably due to the N-rich substrate availability. The nitrifying bacteria showed significant correlation to shoot dry matter, shoot N concentration and accumulation, as well as to grain yield. There was no benefit from the AMF-diazotrophic bacteria co-inoculation on wheat plants. The specificity of AMF-diazotrophic bacteria interaction was demonstrated, it was confirmed that AMF indeed is a transmitting agent of endophytic diazotrophic bacteria, Acaullospora caused higher endophytic-bacteria root colonization. Plants inoculated with single strain doubled shoot dry matter, shoot N and P concentration and accumulation as compared to the control. Plant-bacteria interaction specificity demonstrates the possibility of getting benefits from this association by exploring both bacterial strains and plant genotypes from the same location

Interação entre fungos micorrízicos arbusculares e bactérias diazotróficas em trigo Interaction between arbuscular mycorrhizal fungi and diazotrophic bacteria in wheat plants

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da inoculação de dois novos isolados de bactérias diazotróficas endofíticas e da interação destas bactérias com fungos micorrízicos arbusculares (FMAs), na cultura do trigo. Foi realizado um experimento em casa de vegetação, com dois isolados de bactérias diazotróficas endofíticas, IAC11HT (Achromobacter insolitus) e IAC12HT (Zoogloea ramigera), e dois FMAs (Glomus sp. e Acaulospora sp.). Houve efeito sinérgico da co-inoculação na colonização das raízes por bactérias diazotróficas, com o emprego do FMA do gênero Acaulospora. As plantas associadas a Glomus, na presença dos isolados bacterianos, apresentaram maior crescimento, acúmulo e aproveitamento dos nutrientes do que as plantas colonizadas por Acaulospora sp., entretanto, não superaram os tratamentos em que as bactérias e os fungos foram inoculados isoladamente. Apesar de não ter havido efeito benéfico da co-inoculação FMA-bactéria diazotrófica sobre a maioria dos parâmetros avaliados, essas novas bactérias propiciaram o dobro de crescimento, acúmulo e aproveitamento do N e P em plantas de trigo.The aim of this work was to evaluate the inoculation effect of two new endophytic diazotrophic bacteria and the interaction between arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) and these bacteria on wheat plants. The experiment was carried out in a greenhouse with the two strains of diazotrophic bacteria, IAC11HT (Achromobacter insolitus) and IAC12HT (Zoogloea ramigera), and two AMF (Glomus sp. and Acaulospora sp.). There was synergistic effect of the co-inoculation on root colonization by diazotrophic bacteria with the AMF of the genus Acaulospora. The plants colonized by Glomus associated to bacterial strains showed higher growth, accumulation and exploitation of the nutrients than plants colonized by Acaulospora sp., however, this effect did not surpass the treatments in which bacteria and fungi were inoculated separately. Although there were non-beneficial effects of the AMF-diazotrophic bacteria co-inoculation, for the most parameters assessed, these news bacteria strains promoted doubled shoot dry matter, shoot N and P concentration and accumulation in wheat plants

Resposta de genótipos de trigo à inoculação de bactérias diazotróficas em condições de campo

O objetivo deste trabalho foi avaliar, em condições de campo, o efeito e a viabilidade econômica da inoculação de novos isolados homólogos de bactérias diazotróficas endofíticas, sob diferentes doses de nitrogênio, em dois genótipos de trigo, em duas localidades. Foram utilizados: três isolados de bactérias diazotróficas endofíticas (IAC-AT-8, Azospirillum brasilense; IAC-HT-11, Achromobacter insolitus; IAC-HT-12, Zoogloea ramigera), dois genótipos de trigo (ITD-19 e IAC-370) e três doses de N, na forma de uréia (0, 60 e 120 kg ha-1). No estádio de quatro folhas e no perfilhamento, foram avaliados a massa de matéria seca e o N acumulado na parte aérea. Na colheita, foram avaliados o teor de N, a massa de 1.000 sementes e a produtividade de grãos. A inoculação promoveu maior massa de matéria seca e N acumulado e aumentou a produtividade de grãos, principalmente na presença de adubo nitrogenado, com lucro para o agricultor. Entretanto, o maior aumento na produtividade de grãos foi obtido nas plantas do genótipo IAC-370, com o emprego do isolado IAC-HT-12, na ausência de N, que superou em 45% o tratamento testemunha. As respostas variaram em relação ao local de cultivo, o que sugere expressiva interação planta-bactéria-ambiente

Achromobacter insolitus and zoogloea ramigera associated with wheat plants (triticum aestivum)

This study reports for the first time the presence of diazotrophic bacteria belonging to the genera Achromobacter and Zoogloea associated with wheat plants. These bacterial strains were identified by the analysis of 16S rDNA sequences. The bacterium IAC-AT-8 was identified as Azospirillum brasiliense, whereas isolates IAC-HT-11 and IAC-HT-12 were identified as Achromobacter insolitus and Zoogloea ramigera, respectively. A greenhouse experiment involving a non-sterilized soil was carried out with the aim to study the endophytic feature of these strains. After 40 days from inoculation, all the strains were in the inner of roots, but they were not detected in soil. In order to assess the location inside wheat plants, an experiment was conducted under axenic conditions. Fifteen days after inoculation, preparations of inoculated plants were observed by the scanning electron microscope, using the cryofracture technique, and by the transmission electron microscope. It was observed that all isolates were present on the external part of the roots and in the inner part at the elongation region, in cortex cells, but not in the endodermis or in the vascular bundle region. No colonizing bacterial cells were observed in wheat leaves4411071112COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DE PESSOAL DE NÍVEL SUPERIOR - CAPESFUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO - FAPESPnão temnão te

Ocorrência e efeito de bactérias diazotróficas em genótipos de trigo

A pesquisa sobre bactérias diazotróficas na cultura do trigo tem demonstrado a necessidade de associar bactérias eficientes a genótipos promissores, os quais se beneficiariam dessa associação. Em um experimento com parcelas subdivididas, instalado em condições de campo, em Mococa (SP), empregando os tratamentos: três doses de N (0, 60 e 120 kg ha-1) e três genótipos de trigo (IAC-24, ITD-19 e IAC-355), foi avaliada a ocorrência de microrganismos diazotróficos endofíticos em raízes desinfestadas superficialmente, utilizando-se três meios de cultivo distintos, NFb, JNFb e LGI-P. Somente para o genótipo IAC-355, houve um ajuste linear ascendente da quantidade de bactérias diazotróficas com o aumento na quantidade de N adicionada, apesar de o mesmo genótipo apresentar o menor número de bactérias diazotróficas endofíticas nos três meios de cultivo utilizados para quantificação. Foram obtidos oito isolados bacterianos do meio NFb com as características de Azospirillum e doze do meio JNFb com as características de Herbaspirillum. Esses isolados foram testados "in vitro", nos genótipos dos quais foram originalmente isolados, ou seja, ITD-19 e IAC-24. Todos os isolados testados no genótipo ITD-19 causaram maior crescimento radicular que a testemunha e apenas um isolado do meio JNFb propiciou aumento significativo do N acumulado na parte aérea. A interação planta-bactéria diazotrófica associativa indicou que é possível obter benefícios desta associação